(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧着部を製造する方法であって、
圧着素材（３）を供給し、
該圧着素材（３）の塑性変形を、成形型（５）を用いたプレス加工により行い、プレス時に、前記圧着素材（３）が最大プレス力Ｆｍａｘで押圧されるまで、前記成形型（５）を成形機（９）によって前記圧着素材（３）に向かう方向の往路（１１）で移動させ、
その後に前記成形型（５）を、前記圧着素材（３）から離反する復路（１３）で移動させる方法において、
前記復路において、前記成形型から前記成形素材に作用するプレス力Ｆを測定し、最大のプレス力を有する状態と、復路におけるほぼプレス力のない状態との間で、前記成形型（５）が少なくとも移動される必要のある復路において、復路長さΔｘを求めることを特徴とする、圧着部を製造する方法。
【請求項２】
前記圧着素材の位置に関連する第１の基準点と、前記成形型の位置に関連する第２の基準点との間の距離を測定することにより、前記復路長さを求める、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２の基準点は、前記成形型の圧着成形面（１５）の位置に関連する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記復路長さを非接触に測定する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記復路長さを、光学式に測定する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
求められた前記復路長さΔｘに基づいて、圧着部の品質に関する情報を出力する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施するために装置が調整されていることを特徴とする、圧着部を製造する装置（１）。
【請求項８】
圧着素材（３）を塑性変形する成形型（５）と、
圧着素材（３）を収容する圧着素材収容部（７）と、
前記成形型（５）から圧着素材に作用するプレス力Ｆを測定する力測定装置（１９）と、
前記成形型の位置を測定する位置測定装置（２１）と、
を備える、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記圧着素材収容部の位置に関連する第１の基準点と、前記成形型の位置に関連する第２の基準位置との間の距離を測定するように、前記位置測定装置が調整されている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記位置測定装置は、レーザ距離測定装置（２３）を有している、請求項８または９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧着部を製造する方法ならびに装置に関する。
【０００２】
従来技術
圧着（Crimpen）とは、２つの構成要素を塑性変形させることにより互いに結合させる１つの接合法であると理解される。特に圧着により、圧着部（Crimpung）、つまり解除することが困難な機械的な結合が、導体と、結合エレメント、たとえばコネクタまたはスリーブとの間で形成され得る。このような圧着部は、たとえば半田付けまたは溶接のような従来の結合方法に対して択一的に使用されてよく、正確に製造された場合には、かしめられた両構成部材間で確実な電気的かつ機械的な接続を保証することができる。特に、圧着が正確に実施された場合には、圧着部により両構成部材間で気密な接続が形成され得る。なぜならば、圧着素材と、たとえば細線材状の線路との塑性変形時に、酸素の侵入を十分に遮断し、ひいては内部を腐食から保護する構造が形成され得るからである。
【０００３】
圧着部を形成するためには、従来、たとえば塑性変形可能なスリーブエレメントまたはコネクタエレメントの形態の圧着素材（Crimprohling）が、当該圧着素材と共にかしめられるべき第２の構成部材、たとえばケーブルの端部に接触させられる。次いで、圧着素材は、当該圧着素材に向けられた側に適当に成形された圧着成形面を有する適当な成形型を用いたプレス加工によって塑性変形させられる。この場合、第２の構成部材は、一般的には完全に圧着素材により取り囲まれて、かつ圧着素材により押しつぶされる。このために、成形型は一般的には成形機によって、圧着素材が最大のプレス力で押圧されて変形されるまで、所定の経路だけ圧着素材に向かう方向へ移動させられる。次いで、成形型は再び圧着素材から離反するように移動されるので、圧着素材と共にかしめられた構成部材を取り出すことができる。成形機は、成形型が取り付けられ得る、たとえば液圧式、ニューマチック式、または電気的なプレス機械であってよい。
【０００４】
圧着部の製造時には、かしめられた両構成部材間で機械的、ひいては電気的に安定した永続的な接続を保証することができるように、圧着部の高い品質が考慮されなければならない。たとえば圧着時に、十分なプレス力が作用しない、または不適当な接触材料が使用された場合に、たとえば細いワイヤ状の線路は十分に永続的には加圧され得ない。したがって、酸素が個々の線路に到達することがあり、酸化によって、線路と圧着スリーブとの間で高められた接触抵抗が生じる。さらに、不完全に加圧された線路が圧着部から引き抜かれ得るというリスクが生じる。他方では、圧着時に、加圧作用が強過ぎてはならず、また、小さ過ぎる成形型によって押圧してはならない。なぜならば、このことは、たとえば中実な、または細いワイヤ状の線路において横断面を過剰に減じ、これによって抵抗が許容できないほど高まり得るからである。さらに、プレス力が大幅に超過した場合、細いワイヤ状の線路では、個々の導体が剪断されるリスクが生じる。さらに、圧着部は亀裂または破断によっても損傷され得る。
【０００５】
圧着結合部の品質保証は従来、大抵は圧着部の外径の測定によって、たとえば線路に対して垂直方向に圧着部の中心を通るマイクログラフの光学的な判定により、かつ／または圧着中の力経過の監視により行われている。
【０００６】
発明の開示
本発明の課題は、品質的に高価値の圧着部を製造する方法ならびに該方法を実施するために適した装置を提供することである。
【０００７】
この課題は、独立請求項に記載の対象により解決される。有利な実施の形態は、従属請求項に規定されている。
【０００８】
確実な圧着接続のためには、内側の機械的な加圧状態が必要であり得ることが判った。接触時、ひいては圧着時に、通常は高強度の材料が使用されるので、圧着部のスプリングバック（Auffedern）を測定することが有利であり得る。スプリングバックは、内部圧縮応力を、場合によっては応力（vorspannungsfrei）のない結合部が得られるまで減少させる。内部応力は、安定的な電気的な接続のためには、圧着部の使用期間中に自然劣化により生じる材料の応力低下よりも大きいことが望ましい。
【０００９】
永続的な品質を保証するためには、圧着部のスプリングバック経路を、当該圧着部の製造時に直接に測定することが有利であり得る。これにより、内部の加圧状態を直接的に逆推論することができる。
【００１０】
スプリングバック経路を測定するためには、最大圧着力のときの成形型の位置が求められ得る。この位置は概して、直接に成形型のプロセス経路の反転点にある。さらに、成形型が圧着素材を離れると同時に、つまりほぼ力が作用しなくなると同時に、成形型の位置が求められ得る。この両方の位置の差が、圧着部のスプリングバック経路を示している。
【００１１】
したがってスプリングバックに関するこの情報は、品質に適応して、圧着部の起こり得るほぼ全てのエラー（圧着の可能な材料エラーを含む）を把握している。場合によっては、たとえば摩擦のような別のエラーも補正係数により減じられ得る。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、かしめ部の製造時に成形型から圧着素材に作用させられる力を復路において測定する、つまり成形型により形成された最大のプレス力が達成された後に、かつ成形型が次いで圧着素材から離反するように移動された後に測定することが提案される。補足的に、成形型が、復路において、最大プレス力を有する状態と、ほぼプレス力のない状態との間で少なくとも移動されなければならない復路の長さが求められると望ましい。換言すれば、成形型が最高のプレス力で圧着素材をプレスする位置と、成形型が引き続き行われる移動時に圧着素材から離反することを達成し、初めてプレス力が成形型から圧着素材に作用しなくなる位置との間の距離が求められることが望ましい。
【００１３】
この場合、「ほぼプレス力のない」とは、成形型から、圧着素材の塑性変形のために必要である力と比較してせいぜい無視され得る程度の力しか圧着素材に作用しないことであると理解され得る。特に、「ほぼプレス力のない」とは、成形型から圧着素材に作用するプレス力が、本発明により成形型の移動中のスプリングバックにより復路において圧着素材から成形型に作用する力よりも小さいと理解される。
【００１４】
復路長さを求めることにより、圧着素材が、本来の圧着工程後、つまり最大プレス力の達成後に、どのくらい強く再びスプリングバックするのかが求められる。
【００１５】
復路長さに関する情報、ひいては製造された圧着部のスプリングバックに関する情報は、次いで出力され得る。このような情報は、製造された圧着部の品質に対する良好な指標を報知し得ることが判った。小さなスプリングバック、つまり短い復路長さは、圧着部の機械的な高い内部のプレス作用を示唆し、したがって、圧着部の高い電気的な品質を保証する。大きなスプリングバック、つまり長い復路長さは、圧着部の製造時の問題またはこれにより生じる接触部の問題を示唆し、したがって、圧着部の不十分な品質および／または圧着部の低い電気的な安定性を示している。
【００１６】
提案された方法により、直接に圧着部の製造時に圧着部の品質に関して信頼性のある基準を得る可能性が生じる。特に、このような品質は、破壊することなしに、迅速かつ廉価に、たとえば直接に圧着プロセス時に求めることができる。
【００１７】
求められるべき復路長さは、圧着素材の位置に関連する第１の基準点と、成形型の位置に関連する第２の基準点との間の距離の測定により求められ得る。たとえば、圧着素材は、圧着素材収容部内に収容されていてよく、この圧着素材収容部内で、圧着素材は圧着工程中に保持され、場合によっては変形される。圧着素材収容部において、たとえば圧着素材の位置に関連した適当な基準点を規定することができる。第２の基準点として、成形型において、有利には圧着成形面の近傍に基準位置が規定され得る。規定された両基準点は、成形型の移動中に、圧着素材から離反する成形型の復路において連続的に互いに遠ざかるので、一方では工具から圧着素材に最大プレス力が作用する時点の基準点と、他方では成形型が初めて圧着素材に力を作用しなくなった時点の基準点とである、両基準点の間の距離を測定することにより、規定すべき復路長さが求められ得る。
【００１８】
たとえば、圧着素材収容部の位置が固定されていて、プレス力をかけられたときのその変形が公知であり、したがって第１の基準点が固定的であると考えられ得る場合には、位置測定装置は、単に成形型の位置、もしくは成形型もしくはその圧着成形面の位置に関連した第２の基準点の位置を測定することで十分であり得る。この場合、第２の基準点を、圧着工程中に圧着素材を塑性変形させる圧着成形面のできるだけ近傍であるように選択すると特に有利である。これにより、復路長さの測定によって、圧着素材収容部と圧着成形面との間に位置する変形加工された圧着素材の実際のスプリングバック経路が求められ、たとえば成形型の変形もしくは成形型を運動させる機械の変形のような影響が十分に排除され得ることが保証される。
【００１９】
有利には、復路長さは非接触に測定される。特に、定義された両基準点の間の距離を光学的に、たとえばレーザ距離測定装置により測定することができる。このようなレーザ式距離測定装置は、レーザビームが１つの基準点から別の基準点に放射され、第２の基準点において反射されたレーザ光の割合を再び検出し、これにより、走行時間測定に基づいて両基準点の間の距離を得ることができるように、設計されている。復路長さの非接触の測定は、確実な磨耗のない圧着部の品質の測定を可能にすることができる。特にたとえばレーザ式距離測定装置を用いた光学測定は、たとえば数マイクロメートルの範囲の精度を伴う、復路長さの極めて正確な測定を可能にする。このようにして、圧着部の製造中にスプリングバック経路、ひいては製造された圧着部の品質に関する単純で確実な、磨耗のない正確なデータが得られる。
【００２０】
本明細書に記載された可能な特徴および利点は、一部は圧着部を製造する方法に関して、他の部分は圧着部を製造する装置に関して記載されている。明細書を解すれば、当業者には、これらの特徴がそれぞれ互いに組み合わせられ、これらの特徴によって別のシナジー効果が得られることが判る。
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付の図面につき詳しく説明するが、これに制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の１態様による、圧着行程を実施する装置を示す図である。
【図２】圧着方法の間のプレス力の典型的な経過を示す図である。
【００２３】
図面は単に概略的であり、正しい縮尺で示されていない。
【００２４】
発明の実施の形態
以下に図１および図２に関して、本発明の１実施の形態による、圧着部を製造する方法を実施することができる装置を説明する。
【００２５】
図１には、装置１が示されている。この装置１を用いて、圧着素材３がかしめられる。装置１は、ポンチの形態の成形工具、つまり成形型５と、エンボス部の形態の圧着素材収容部７とを有している。成形型５は、単に概略的に示された成形機９に取り付けられている。成形機９は、成形型５を、矢印１１，１３で示されているように、鉛直方向に往復運動させることができる。成形型５の、圧着素材収容部７に向けられた下側の面は、圧着成形面１５を有している。この圧着成形面１５は、圧着素材が圧着中に塑性変形されるべき輪廓を有している。
【００２６】
成形機９は、力測定装置１９を用いて、成形型５が圧着工程中に圧着素材３に対して押し当てられる力を測定し、相応して測定データを評価エレクトロニクス１７に伝達するように設計されている。
【００２７】
さらに、装置１のために、位置測定装置２１が設けられている。この位置測定装置２１を用いて、成形型５の位置が測定され得る。図示の実施の形態では、位置測定装置２１は、レーザ距離測定装置２３によって実現されている。このレーザ距離測定装置２３は、圧着素材収容部７に固く取り付けられている。レーザ位置測定装置２３は、概略的に図示された、経時的に変調されるレーザ光線２７を、圧着工程中の成形型５の運動方向１１，１３に相当する方向に放射する。レーザ光線２７は、成形型５の下端部に、圧着成形面１５の近傍に側方に突出して取り付けられたリフレクタ２５において反射する。レーザ光線２７の反射された部分は、次いで位置測定装置２３の検出器により検出される。放射された変調されたレーザ光と、検出された反射されたレーザ光との間の測定されるべき位相差から、走行時間の測定に基づき、レーザ距離測定装置２３と、リフレクタ２５との間の距離ｘを推定することができる。したがって、レーザ間隔測定装置２３により、圧着工程中の成形型５の圧着成形面１５の位置を極めて正確に求めることが可能になる。相応する情報は、さらに評価エレクトロニクス１７に伝達される。
【００２８】
圧着部を製造する方法では、まず変形されていない圧着素材３が、圧着素材収容部７上に配置される。この変形されていない状態では、圧着素材３は、２つの舌片２９，３１を有している。これらの舌片２９，３１は、圧着素材３の底部３３と共に１つの室３５を実質的に取り囲んでいる。圧着素材３は、たとえば、コネクタまたはブシュの端部であってよく、この端部にはケーブルがかしめにより取り付けられることが望ましい。したがって室３５内にはケーブルもしくはケーブルの複数のばらのリッツ線もしくは素線３７が挿入される。
【００２９】
圧着工程中に、成形型５は、成形機９によって、徐々に鉛直方向下方に向かって矢印１１の方向に移動される。この場合、圧着成形面１５は、舌片２９，３１に接触し、これらの舌片２９，３１を、成形型５のさらなる下降運転時に変形させる。この場合、変形加工は、この開始期には十分に塑性的に行われる。成形型５のさらなる下降運転時に、舌片２９，３１は、室３５内に位置している素線３７にますます強く押し当てられ、これにより素線３７は一方では互いに対して密に重なり合い、他方では舌片２９，３１の材料が部分的に塑性変形して素線３７間の自由空間内に流れる。内部に収容される素線３７を含むこの圧着素材３の変形加工は、部分的には塑性的に、かつ部分的には弾性的に行われる。
【００３０】
成形型５が下方に向かって徐々に移動する間に、成形型５から圧着素材３に作用する力Ｆは連続的に測定される。この測定にとって力の大きさは重要ではなく、最大プレス力の点と最小プレス力の点とが求められる。成形機および／または成形型の変形による、起こり得るエラー影響を回避するために、測定装置は、圧着素材の近傍に位置決めされることが望ましい。たとえば、レーザ距離測定装置２３は、有利には、圧着素材収容部７の、圧着素材の載置面の近傍に取り付けられていてよく、対抗部材として作用するリフレクタ２５は、たとえば成形型５における圧着成形面１５の近傍に取り付けられていてよい。
【００３１】
圧着工程の間に、圧着工具５が圧着素材３を押圧する力が、最大プレス力Ｆｍａｘに一致したことを力測定装置１９が表示するまで、成形型５は鉛直方向で下方に向かって移動する。所定の往路の経過後に、成形型５は再び、当該成形型が圧着素材から離反するまで上方に向かって移動する。
【００３２】
図２には、曲線３９によって、作用するプレス力Ｆの典型的な変化が、下方への移動量ｘに関連して示されている。圧着素材の変形加工時に、プレス力Ｆは、圧着素材３の塑変形および弾性変形中に、緩慢に増大し、かつさらなる移動時に、プレス力が移動に伴ってますます強く上昇する領域に達する。このことは、塑性変形に対して付加的に、内部に収容される素線３７を含む圧着素材３の、ますます強く寄与する弾性変形が生じていることへの指標として見ることができる。最大のプレス力Ｆｍａｘへの到達時に、成形型５の下方への運動は終了する。
【００３３】
次いで、成形型５は、再び鉛直方向上方に向かって、図１に矢印１３で示されているように運動し、これにより、復路を圧着素材３から離反して移動することができる。この復路の間、成形型５から圧着素材３に作用する力は、不断に力測定装置１９により測定される。
【００３４】
図２に曲線４１で示されているように、力Ｆは、復路の間、移動量Δｘに応じてほぼ線形に減少する。この力Ｆの減少は、成形型５の上昇運転中に圧着素材３の変形の弾性的な部分が再び徐々に除荷されることにより説明される。弾性変形が完全に解消されると、圧着素材３はもはや成形型５に力を作用させなくなる。したがって成形型５はほぼプレス力なしにさらに上方に向かって移動され得る。
【００３５】
成形型５の移動中に、位置測定装置２１によって不断にレーザ測定装置２３とリフレクタ２５との間の距離ｘが測定される。特に、成形型５から圧着素材３に最大プレス力Ｆｍａｘが作用させられた時点の距離ｘｍａｘが測定される。さらに、復路の間に、プレス工具５から圧着素材３に作用させられた力が初めて少なくともほぼ０となった距離ｘ０が測定される。この距離の差Δｘ＝ｘｍａｘ−ｘ０は、圧着素材の弾性変形に関する情報、つまり成形型５の戻り運転中における圧着素材のスプリングバックに関する情報を表す。
【００３６】
この情報Δｘは、製造された圧着部の品質についての指標を成す。Δｘが小さいほど、つまりスプリングバックが小さい程、概して圧着部の品質はより良好となる。特に、特定の圧着部のためのΔｘが、他の場合に求められた値と相違する場合、この相違は製造エラーの指標であり得る。
【００３７】
上述の方法もしくは該方法を可能にする装置によって、圧着工程を直接に監視することができ、製造された圧着部の品質を求められた力−経路グラフに基づいて簡単かつ確実に分析できることが達成され得る。
【図１】
0005615451.tif 000002
【図２】
0005615451.tif 000003